JP2009042697A

JP2009042697A - エレクトロクロミック素子

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Publication number: JP2009042697A
Application number: JP2007210555A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Maruyama; 大介丸山; Norihisa Kobayashi; 範久小林
Original assignee: Murakami Corp; Chiba University NUC
Current assignee: Murakami Corp; Chiba University NUC
Priority date: 2007-08-11
Filing date: 2007-08-11
Publication date: 2009-02-26
Anticipated expiration: 2027-08-11
Also published as: JP5060203B2

Abstract

【課題】ハロゲン光とＨＩＤ（High Intensity Discharged lamp）光の双方に対し防眩性を有し、かつ防眩時の対象物の視認性を向上させた液体型ＥＣ（エレクトロクロミック）素子を提供する。
【解決手段】還元着色剤としてビフェニルジカルボン酸ジエチルを含み、酸化着色剤としてフェロセンまたはフェノチアジンを含むＥＣ液でＥＣ層を構成する。反射型素子の場合、反射率のピーク波長が５１０〜６００ｎｍにあり、４００〜５１０ｎｍの平均反射率が１０％以下、５１０〜６００ｎｍの平均反射率が２３％以上、６００〜８００ｎｍの平均反射率が１５％以下である。透過型素子の場合、透過率のピーク波長が５１０〜６００ｎｍにあり、４００〜５１０ｎｍの平均透過率が１５％以下、５１０〜６００ｎｍの平均透過率が２０％以上、６００〜８００ｎｍの平均透過率が３５％以下である。
【選択図】図１

Description

この発明はエレクトロクロミック（ＥＣ）素子に関し、ハロゲン光とＨＩＤ（High Intensity Discharged lamp）光の双方に対し防眩性を有し、かつ防眩時の対象物の視認性を向上させたものである。

車両用ミラーにおいて夜間運転時に後方からのヘッドライト光の眩しさを軽減するためにＥＣ素子を組み込んで反射率を低下させるようにしたＥＣミラーが従来より実用化されている。従来実用化されていたＥＣミラーの着色時（防眩時）の反射率スペクトルを図２に示す。特性ＡはＥＣ層が固体（基本構成はＩｒ酸化物／Ｔａ₂Ｏ₅／ＷＯ₃）で構成された固体型ＥＣミラーの反射率スペクトルであり、反射色は青色を呈する。特性ＢはＥＣ層が液体（基本構成はビオロゲン＋フェナジン＋ＰＣ（溶媒）＋ＰＭＭＡ（増粘剤））で構成された液体型ＥＣミラーのスペクトルであり、反射色は緑色を呈する。なお、従来のＥＣミラーとして下記特許文献１に記載されたものがあった。

特表２００６−５２６１７６号公報

図３はハロゲン光源のスペクトルを示す。また図４はＨＩＤ光源のスペクトルを示す。図２と図３、図２と図４を対比すると次のことが言える。
（ａ）固体型ＥＣミラー（図２の特性Ａ）はハロゲン光（図３）に対する防眩性が高いが、ＨＩＤ光（図４）に対する防眩性は十分でない。
（ｂ）液体型ＥＣミラー（図２の特性Ｂ）はＨＩＤ光（図４）に対する防眩性が高いが、ハロゲン光（図３）に対する防眩性が十分でない。
（ｃ）固体型ＥＣミラー、液体型ＥＣミラーとも、人間の目の視感度が高い領域（５１０〜６００ｎｍ）の反射率が低く、防眩時の対象物の視認性が悪い。

この発明は上述の点に鑑みてなされたもので、ハロゲン光とＨＩＤ光の双方に対し防眩性を有し、かつ防眩時の対象物の視認性を向上させたＥＣ素子を提供しようとするものである。

この発明のＥＣ素子は反射型あるいは透過型として構成される。すなわちこの発明の反射型ＥＣ素子は透明な第１基板の一方の面に透明な第１導電膜を形成し、第２基板の一方の面に第２導電膜を形成し、該第２基板のいずれか一方の面に反射膜を形成し、これら第１基板と第２基板を前記第１、第２導電膜どうしを向かい合わせにして所定の空隙を隔てて対向配置してセルを構成し、前記第２導電膜が前記反射膜を兼用する金属反射膜で構成され、もしくは前記第２基板が透明基板で構成されかつ前記第２導電膜が透明導電膜で構成されかつ前記反射膜が前記第２基板の前記第２導電膜と反対側の面に形成され、または前記第２導電膜が透明導電膜で構成されかつ前記反射膜が前記第２基板と前記第２導電膜の間に形成され、前記セル内に、還元着色剤としてビフェニルジカルボン酸ジエチルまたはその誘導体を含みかつ酸化着色剤としてフェロセンもしくはその誘導体またはフェノチアジンもしくはその誘導体を含むＥＣ液を注入してＥＣ層を構成してなり、着色時に前記第１基板の表面側から入射した光が前記反射膜で反射され、該反射光が前記第１基板の表面側から出射されるときの入射光に対する出射光の反射率特性が、反射率のピーク波長が５１０〜６００ｎｍにあり、４００〜５１０ｎｍの平均反射率が１０％以下、５１０〜６００ｎｍの平均反射率が２３％以上、６００〜８００ｎｍの平均反射率が１５％以下であるものである。

この発明の反射型ＥＣ素子によれば、着色時に４００〜５１０ｎｍの平均反射率が１０％以下であるので、ＨＩＤ光に対して良好な防眩性が得られる。また着色時に６００〜８００ｎｍの平均反射率が１５％以下であるので、ハロゲン光に対して良好な防眩性が得られる。また反射率のピーク波長が人間の目の視感度が高い領域である５１０〜６００ｎｍにあり、５１０〜６００ｎｍの平均反射率が２３％以上であるので着色時（防眩時）の対象物の視認性も良好である。

この発明の反射型ＥＣ素子は例えば車両用ミラーとして構成することができる。

この発明の透過型ＥＣ素子は透明な第１基板の一方の面に第１透明導電膜を形成し、透明な第２基板の一方の面に第２透明導電膜を形成し、これら第１基板と第２基板を前記第１、第２透明導電膜どうしを向かい合わせにして所定の空隙を隔てて対向配置してセルを構成し、前記セル内に、還元着色剤としてビフェニルジカルボン酸ジエチルまたはその誘導体を含みかつ酸化着色剤としてフェロセンもしくはその誘導体またはフェノチアジンもしくはその誘導体を含むＥＣ液を注入してＥＣ層を構成してなり、着色時に前記第１基板の表面側から入射した光が該第１基板、前記第１透明導電膜、前記ＥＣ層、前記第２透明導電膜、前記第２基板を透過して該第２基板の裏面側から出射されるときの入射光に対する出射光の透過率特性が、透過率のピーク波長が５１０〜６００ｎｍにあり、４００〜５１０ｎｍの平均透過率が１５％以下、５１０〜６００ｎｍの平均透過率が２０％以上、６００〜８００ｎｍの平均透過率が３５％以下であるものである。

この発明の透過型ＥＣ素子によれば、着色時に４００〜５１０ｎｍの平均透過率が１５％以下であるので、ＨＩＤ光に対して良好な防眩性が得られる。また着色時に６００〜８００ｎｍの平均透過率が３５％以下であるので、ハロゲン光に対して良好な防眩性が得られる。また透過率のピーク波長が人間の目の視感度が高い領域である５１０〜６００ｎｍにあり、５１０〜６００ｎｍの平均透過率が２０％以上であるので着色時（防眩時）の対象物の視認性も良好である。

この発明の透過型ＥＣ素子は例えばサングラスとして構成することができる。

この発明のＥＣ素子は前記ＥＣ液における前記還元着色剤としてのビフェニルジカルボン酸ジエチルまたはその誘導体の濃度が１０〜１００ｍｍｏｌ／ｌ好ましくは４０〜６０ｍｍｏｌ／ｌであり、前記酸化着色剤としてのフェロセンもしくはその誘導体またはフェノチアジンもしくはその誘導体の濃度が１０〜１００ｍｍｏｌ／ｌ好ましくは４０〜６０ｍｍｏｌ／ｌであるものとすることができる。またこの発明のＥＣ素子は前記ＥＣ液が電解質として過塩素酸テトラブチルアンモニウム、テトラフルオロホウ酸テトラブチルアンモニウム、ヨウ化テトラブチルアンモニウムのいずれかを含むものとすることができる。またこの発明のＥＣ素子は前記ＥＣ液が溶媒としてＮ−メチルピロリドン、ガンマブチロラクトン、ジメチルスルホシキドのいずれかを含むものとすることができる。

《反射型ＥＣ素子の実施の形態１》
この発明の反射型ＥＣ素子の実施の形態を図１に模式断面図で示す。この反射型ＥＣ素子１０は車両用ミラー（インナーミラー、アウターミラー）等として構成されるものである。反射型ＥＣ素子１０は２枚の基板１２，１４を具える。基板１２は透明ガラス基板で構成され、一方の面にＩＴＯ(酸化インジウムスズ)等による透明導電膜１６が成膜されている。基板１４はガラス基板等（透明、不透明、半透明のいずれも可）で構成され、一方の面にクロム等の金属（クロム以外にシリコン、チタン、白金、ロジウム、鉄、アルミ、ニオブ等の金属またはこれら金属を主成分とする合金も使用可能である）による導電膜兼反射膜１８が成膜されている。基板１２と基板１４とは透明導電膜１６と導電膜兼反射膜１８を向かい合わせにして所定長の空隙２０を隔てて対向配置される。基板１２，１４は空隙２０の外周位置に充填された封止樹脂２２で相互に貼り合わされて一体化される。このとき空隙２０は周囲が封止樹脂２２で封止されてセル２４（小室）を構成する。

セル２４内には次の組成からなるＥＣ液が注入されてＥＣ層２６が構成される。
〈ＥＣ液の組成〉
（ａ）還元着色剤：ビフェニルジカルボン酸ジエチル、濃度１０〜１００ｍｍｏｌ／ｌ（好ましくは４０〜６０、より好ましくは５０ｍｍｏｌ／ｌ）
（ｂ）酸化着色剤：フェロセンまたはフェノチアジン、濃度１０〜１００ｍｍｏｌ／ｌ（好ましくは４０〜６０、より好ましくは５０ｍｍｏｌ／ｌ）
（ｃ）電解質：過塩素酸テトラブチルアンモニウム（ＴＢＡＰ）、濃度１０〜１００ｍｍｏｌ／ｌ（好ましくは４０〜６０、より好ましくは５０ｍｍｏｌ／ｌ）。その他の電解質としてテトラフルオロホウ酸テトラブチルアンモニウム（ＴＢＡＢＦ₄）、ヨウ化テトラブチルアンモニウム（ＴＢＡＩ）等も使用可能である。
（ｄ）溶媒：Ｎ−メチルピロリドン。その他の溶媒としてガンマブチロラクトン（ＧＢＬ）、ジメチルスルホシキド（ＤＭＳＯ）等も使用可能である。

セル２４はＥＣ液を注入後に密閉される。基板１２の上縁部には透明導電膜１６に導通するクリップ電極２８が装着されている。基板１４の下縁部には導電膜兼反射膜１８に導通するクリップ電極３０が装着されている。クリップ電極２８，３０間に電圧を印加することによりＥＣ層２６は着色し、クリップ電極２８，３０間を短絡することによりＥＣ層２６は消色する。

以上の構成の反射型ＥＣ素子１０によれば、基板１２の表面側から入射した後方映像の光３２は該基板１２、透明導電膜１６、ＥＣ層２６を透過して導電膜兼反射膜１８で反射され、その反射光３２’はＥＣ層２６、透明導電膜１６、基板１２を透過して該基板１２の表面側から出射されて視認者の視点３４に導かれる。

反射型ＥＣ素子１０の反射色は、酸化着色剤としてフェロセン、フェノチアジンのいずれを使用した場合も、消色時は無色に近い色調を呈し、着色時（防眩時）は黄色味がかった色を呈する。反射型ＥＣ素子１０の消色時（非防眩時）の反射率スペクトルを図５に示す。特性Ａは酸化着色剤としてフェロセンを用いたときの特性、特性Ｂは酸化着色剤としてフェノチアジンを用いたときの特性である。また反射型ＥＣ素子１０の着色時（防眩時）の反射率スペクトルを図６に示す。特性Ａは酸化着色剤としてフェロセンを用いたときの特性、特性Ｂは酸化着色剤としてフェノチアジンを用いたときの特性である。特性Ｃは比較のために従来の液体型ＥＣミラーの着色時のスペクトル（図２の特性Ｂと同じ）を示したものである。反射膜材料はいずれもクロムである。これによれば、各特性の反射率のピーク波長および各波長領域の平均反射率は表１に示すとおりである。

反射型ＥＣ素子１０（図６の特性Ａ，Ｂ）によれば従来の液体型ＥＣミラー（同特性Ｃ）に比べて着色時に次の利点がある。
（ａ）短波長域（４００〜５１０ｎｍ）の平均反射率が低いのでＨＩＤ光に対する防眩性が向上する。
（ｂ）長波長域（６００〜８００ｎｍ）の平均反射率が低いのでハロゲン光に対する防眩性が向上する。
（ｃ）人間の目の視感度が高い領域（５１０〜６００ｎｍ）の平均反射率が高いので対象物の視認性が向上する。
（ｄ）車両用ミラーとして構成した場合、昼間（消色時）の反射色は無色に近い色調であるので、意匠性を損なわない。

《反射型ＥＣ素子の実施の形態２》
この発明の反射型ＥＣ素子の他の実施の形態を図７に模式断面図で示す。これは第２基板の裏面側に反射膜を形成したものである。図１の実施の形態と共通する部分には同一の符号を用いる。この反射型ＥＣ素子４０は２枚の基板１２，４２を具える。基板１２は透明ガラス基板で構成され、一方の面にＩＴＯ等による透明導電膜１６が成膜されている。基板４２は透明ガラス基板で構成され、一方の面に透明導電膜４４が成膜され、他方の面にクロム等の金属等による反射膜４６が成膜されている。基板１２と基板４２とは透明導電膜１６，４４どうしを向かい合わせにして所定長の空隙２０を隔てて対向配置される。基板１２，４２は空隙２０の外周位置に充填された封止樹脂２２で相互に貼り合わされて一体化される。このとき空隙２０は周囲が封止樹脂２２で封止されてセル２４を構成する。セル２４内には実施の形態１と同じ組成のＥＣ液が注入される。他の構成は実施の形態１と同じである。

以上の構成の反射型ＥＣ素子４０によれば、基板１２の表面側から入射した後方映像の光３２は該基板１２、透明導電膜１６、ＥＣ層２６、透明導電膜４４、基板４２を透過して反射膜４６で反射され、その反射光３２’は基板４２、透明導電膜４４、ＥＣ層２６、透明導電膜１６、基板１２を透過して該基板１２の表面側から出射されて視認者の視点３４に導かれる。この反射型ＥＣ素子による消色時、着色時の反射光スペクトルは実施の形態１とほぼ同じ（反射膜材料が同じ場合）である。

《反射型ＥＣ素子の実施の形態３》
この発明の反射型ＥＣ素子のさらに別の実施の形態を図８に模式断面図で示す。これは第２基板の表面側（視認者の視点に近い側）に反射膜を形成し、該反射膜の上に透明導電膜を積層形成したものである。反射膜と透明電極膜との間に必要に応じて別途透明無機質膜を形成することもできる。図１の実施の形態と共通する部分には同一の符号を用いる。この反射型ＥＣ素子５０は２枚の基板１２，１４を具える。基板１２は透明ガラス基板で構成され、一方の面にＩＴＯ等による透明導電膜１６が成膜されている。基板１４はガラス基板等（透明、不透明、半透明のいずれも可）で構成され、一方の面にクロム等の金属等による反射膜５２が成膜され、その上に透明導電膜５４が積層成膜されている。基板１２と基板１４とは透明導電膜１６，５４どうしを向かい合わせにして所定長の空隙２０を隔てて対向配置される。基板１２，１４は空隙２０の外周位置に充填された封止樹脂２２で相互に貼り合わされて一体化される。このとき空隙２０は周囲が封止樹脂２２で封止されてセル２４を構成する。セル２４内には実施の形態１と同じ組成のＥＣ液が注入される。他の構成は実施の形態１と同じである。

以上の構成の反射型ＥＣ素子５０によれば、基板１２の表面側から入射した後方映像の光３２は該基板１２、透明導電膜１６、ＥＣ層２６、透明導電膜５４を透過して反射膜５２で反射され、その反射光３２’は透明導電膜５４、ＥＣ層２６、透明導電膜１６、基板１２を透過して該基板１２の表面側から出射されて視認者の視点３４に導かれる。この反射型ＥＣ素子による消色時、着色時の反射光スペクトルは実施の形態１とほぼ同じ（反射膜材料が同じ場合）である。

《透過型ＥＣ素子の実施の形態》
この発明の透過型ＥＣ素子の実施の形態を図９に模式断面図で示す。この透過型ＥＣ素子６０はサングラス等として構成されるものである。その構成は図７の反射型ＥＣ素子４０から反射膜４６を取り去ったものと同じである。図７と共通する部分には同一の符号を用いる。この透過型ＥＣ素子６０は２枚の基板１２，４２を具える。基板１２は透明ガラス基板で構成され、一方の面にＩＴＯ等による透明導電膜１６が成膜されている。基板４２は透明ガラス基板で構成され、一方の面に透明導電膜４４が成膜されている。基板１２と基板４２とは透明導電膜１６，４４どうしを向かい合わせにして所定長の空隙２０を隔てて対向配置される。基板１２，４２は空隙２０の外周位置に充填された封止樹脂２２で相互に貼り合わされて一体化される。このとき空隙２０は周囲が封止樹脂２２で封止されてセル２４を構成する。セル２４内には反射型ＥＣ素子の前記各実施の形態と同じ組成のＥＣ液が注入される。他の構成は図７の反射型ＥＣ素子４０と同じである。

以上の構成の透過型ＥＣ素子６０によれば、基板１２の表面側から入射した前方映像の光６２は該基板１２、透明導電膜１６、ＥＣ層２６、透明導電膜４４、基板４２を透過し、その透過光６２’は該基板４２の裏面側から出射されて視認者の視点６４に導かれる。

透過型ＥＣ素子６０の透過色は、酸化着色剤としてフェロセン、フェノチアジンのいずれを使用した場合も、消色時は無色に近い色調を呈し、着色時（防眩時）は黄色味がかった色を呈する。透過型ＥＣ素子６０の着色時（防眩時）の透過率スペクトルを図１０に示す。特性Ａは酸化着色剤としてフェロセンを用いたときの特性、特性Ｂは酸化着色剤としてフェノチアジンを用いたときの特性である。これによれば、各特性の透過率のピーク波長および各波長領域の平均透過率は表２に示すとおりである。

透過型ＥＣ素子６０（図１０の特性Ａ，Ｂ）によれば次の効果が得られる。。
（ａ）短波長域（４００〜５１０ｎｍ）の平均透過率が低いのでＨＩＤ光に対する防眩性が高い。
（ｂ）長波長域（６００〜８００ｎｍ）の平均透過率が低いのでハロゲン光に対する防眩性が高い。
（ｃ）人間の目の視感度が高い領域（５１０〜６００ｎｍ）の平均透過率が高いので対象物の視認性が良好である。
（ｄ）サングラスとして構成した場合、昼間（消色時）の透過色は無色に近い色調であるので、意匠性を損なわない。

この発明の反射型ＥＣ素子の実施の形態を示す模式断面図である。従来実用化されていたＥＣミラーの着色時（防眩時）の反射率スペクトルを示す図である。ハロゲン光源のスペクトルを示す図である。ＨＩＤ光源のスペクトルを示す図である。図１の反射型ＥＣ素子の消色時（非防眩時）の反射率スペクトルを示す図である。図１の反射型ＥＣ素子の着色時（防眩時）の反射率スペクトルを示す図である。この発明の反射型ＥＣ素子の他の実施の形態を示す模式断面図である。この発明の反射型ＥＣ素子のさらに別の実施の形態を示す模式断面図である。この発明の透過型ＥＣ素子の実施の形態を示す模式断面図である。図９の透過型ＥＣ素子の着色時（防眩時）の透過率スペクトルを示す図である。

符号の説明

１０，４０，５０…反射型エレクトロクロミック素子、１２…透明な第１基板、１４…第２基板、１６…透明な第１導電膜、１８…導電膜兼反射膜、２０…空隙、２４…セル、２６…ＥＣ層、４２…透明な第２基板、４４…透明な第２導電膜、４６…反射膜、５２…反射膜、５４…透明な第２導電膜、６０…透過型エレクトロクロミック素子

Claims

透明な第１基板の一方の面に透明な第１導電膜を形成し、
第２基板の一方の面に第２導電膜を形成し、
該第２基板のいずれか一方の面に反射膜を形成し、
これら第１基板と第２基板を前記第１、第２導電膜どうしを向かい合わせにして所定の空隙を隔てて対向配置してセルを構成し、
前記第２導電膜が前記反射膜を兼用する金属反射膜で構成され、もしくは前記第２基板が透明基板で構成されかつ前記第２導電膜が透明導電膜で構成されかつ前記反射膜が前記第２基板の前記第２導電膜と反対側の面に形成され、または前記第２導電膜が透明導電膜で構成されかつ前記反射膜が前記第２基板と前記第２導電膜の間に形成され、
前記セル内に、還元着色剤としてビフェニルジカルボン酸ジエチルまたはその誘導体を含みかつ酸化着色剤としてフェロセンもしくはその誘導体またはフェノチアジンもしくはその誘導体を含むＥＣ液を注入してＥＣ層を構成してなり、
着色時に前記第１基板の表面側から入射した光が前記反射膜で反射され、該反射光が前記第１基板の表面側から出射されるときの入射光に対する出射光の反射率特性が、
反射率のピーク波長が５１０〜６００ｎｍにあり、
４００〜５１０ｎｍの平均反射率が１０％以下、
５１０〜６００ｎｍの平均反射率が２３％以上、
６００〜８００ｎｍの平均反射率が１５％以下
である反射型エレクトロクロミック素子。
車両用ミラーを構成する請求項１記載の反射型エレクトロクロミック素子。
透明な第１基板の一方の面に第１透明導電膜を形成し、
透明な第２基板の一方の面に第２透明導電膜を形成し、
これら第１基板と第２基板を前記第１、第２透明導電膜どうしを向かい合わせにして所定の空隙を隔てて対向配置してセルを構成し、
前記セル内に、還元着色剤としてビフェニルジカルボン酸ジエチルまたはその誘導体を含みかつ酸化着色剤としてフェロセンもしくはその誘導体またはフェノチアジンもしくはその誘導体を含むＥＣ液を注入してＥＣ層を構成してなり、
着色時に前記第１基板の表面側から入射した光が該第１基板、前記第１透明導電膜、前記ＥＣ層、前記第２透明導電膜、前記第２基板を透過して該第２基板の裏面側から出射されるときの入射光に対する出射光の透過率特性が、
透過率のピーク波長が５１０〜６００ｎｍにあり、
４００〜５１０ｎｍの平均透過率が１５％以下、
５１０〜６００ｎｍの平均透過率が２０％以上、
６００〜８００ｎｍの平均透過率が３５％以下
である透過型エレクトロクロミック素子。
サングラスを構成する請求項３記載の透過型エレクトロクロミック素子。
前記ＥＣ液における前記還元着色剤としてのビフェニルジカルボン酸ジエチルまたはその誘導体の濃度が１０〜１００ｍｍｏｌ／ｌ好ましくは４０〜６０ｍｍｏｌ／ｌであり、前記酸化着色剤としてのフェロセンもしくはその誘導体またはフェノチアジンもしくはその誘導体の濃度が１０〜１００ｍｍｏｌ／ｌ好ましくは４０〜６０ｍｍｏｌ／ｌである請求項１から４のいずれか１つに記載のエレクトロクロミック素子。
前記ＥＣ液が電解質として過塩素酸テトラブチルアンモニウム、テトラフルオロホウ酸テトラブチルアンモニウム、ヨウ化テトラブチルアンモニウムのいずれかを含む請求項１から５のいずれか１つに記載のエレクトロクロミック素子。
前記ＥＣ液が溶媒としてＮ−メチルピロリドン、ガンマブチロラクトン、ジメチルスルホシキドのいずれかを含む請求項１から６のいずれか１つに記載のエレクトロクロミック素子。